2019-10-24 17:56:09 +08:00
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# LPC55Sxx 系列 BSP 制作教程
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为了让广大开发者更好、更方便地使用 BSP 进行开发，RT-Thread 开发团队重新整理了现有的 LPC55Sxx系列的 BSP，推出了新的 BSP 框架。新的 BSP 框架在易用性、移植便利性、驱动完整性、代码规范性等方面都有较大提升，在新的 BSP 框架下进行开发，可以大大提高应用的开发效率。
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和 RT-Thread 以往提供的 BSP 不同，在新的 BSP 文件夹中将不会包含固件库、外设驱动等可以被多个 BSP 引用的代码文件。而是将这些通用的文件统一存放在 Libraries 文件夹中，通过在特定 BSP 中引用这些文件的方式，来包含 BSP 中所需的库文件或者驱动文件。这种方式不仅大大提高了代码复用率，降低了 BSP 的维护成本，而且可以更方便地给开发者提供更丰富的驱动文件，让开发者可以更容易地找到自己需要的资源。
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新的 BSP 框架还引入了 MCUXpresso Config Tools 工具，可以使用该工具来对引脚和时钟进行配置。MCUXpresso 工具提供了图形化的配置界面，这种图形化的配置方式对开发者来说更加直观，不仅可以让开发者灵活地配置 BSP 中使用的资源，并且可以让开发者对资源的使用情况一目了然。
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新 BSP 框架的主要特性如下：
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- 提供多系列 BSP 模板，大大降低新 BSP 的添加难度。
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- BSP 驱动文件比较完善，开发者可以方便地使用所有驱动。
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- 使用 MCUXpresso 工具配置引脚及时钟。
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## 1. BSP 框架介绍
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BSP 框架结构如下图所示：
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LPC55Sxx 系列的 BSP 由三部分组成，分别是官方 SDK、通用驱动和特定开发板 BSP，下面的表格以 LPC55S6x 系列 BSP 为例介绍这三个部分：
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| 项目 | 文件夹 | 说明 |
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| - | - | :-- |
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| 官方 SDK | lpc55sxx/libraries/LPC55S69 | LPC55S69系列官方 SDK |
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| drivers | lpc55sxx/libraries/drivers | LPC55Sxx 系列通用 RTT 驱动 |
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| 特定开发板 BSP | lpc55sxx/lpc55s69_evk | NXP 官方 LPCXpressp55S69 EVK 开发板 BSP |
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## 2. 知识准备
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制作一个 BSP 的过程就是构建一个新系统的过程，因此想要制作出好用的 BSP，要对 RT-Thread 系统的构建过程有一定了解，需要的知识准备如下所示：
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- 掌握 LPC55Sxx系列 BSP 的使用方法
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了解 BSP 的使用方法，可以阅读 [BSP 说明文档](../README.md) 中使用教程表格内的文档。了解外设驱动的添加方法可以参考《外设驱动添加指南》。
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- 了解 scons 工程构建方法
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RT-Thread 使用 scons 作为系统的构建工具，因此了解 scons 的常用命令对制作新 BSP 是基本要求。
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- 了解设备驱动框架
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在 RT-Thread 系统中，应用程序通过设备驱动框架来操作硬件，因此了解设备驱动框架，对添加 BSP 驱动是很重要的。
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- 了解 kconfig 语法
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RT-Thread 系统通过 menuconfig 的方式进行配置，而 menuconfig 中的选项是由 kconfig 文件决定的，因此想要对 RT-Thread 系统进行配置，需要对 kconfig 语法有一定了解。
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- 熟悉 MCUXpresso 工具的使用
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在新的 lpc 系列 BSP 中利用了 MCUXpresso 工具对底层硬件进行配置，因此需要了解 MCUXpresso 工具的使用方法。
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## 3. BSP 制作方法
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本节以制作官方 `LPCXpresso55S69-EVK` 开发板的 BSP 为例，讲解如何为一个新的开发板添加 BSP。
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BSP 的制作过程分为如下五个步骤：
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1. 复制通用模板
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2. 使用 MCUXpresso 工具配置工程
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3. 修改 BSP 中的 Kconfig 文件
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4. 修改构建工程相关文件
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5. 重新生成工程
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在接下来的章节中将会详细介绍这五个步骤，帮助开发者快速创建所需要的 BSP。
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### 3.1 复制通用模板
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制作新 BSP 的第一步是复制一份同系列的 BSP 模板作为基础，通过对 BSP 模板的修改来获得新 BSP。目前提供的 BSP 模板系列如下表所示：
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| 工程模板 | 说明 |
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| libraries/templates/lpc55s6xxxx | LPC55S6x系列 BSP 模板 |
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本次示例所用的 LPC55S6x 系列 BSP 模板文件夹结构如下所示：
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本次制作的 BSP 为 LPC55S6x 系列，因此拷贝模板文件夹下的 `lpc55s6xxxx` 文件夹，并将该文件夹的名称改为 `lpc55s69-nxp-evk` ，注意文件夹命名规则为：芯片型号 + 厂家名 + 板子名称。如下图所示：
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在接下来的 BSP 的制作过程中，将会修改 board 文件夹内的配置文件，将 LPC55S6x 系列的 BSP 模板变成一个适用于野火`lpc55s69-nxp-evk` 开发板的 BSP ，下表总结了 board 文件夹中需要修改的内容：
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| 项目 | 需要修改的内容说明 |
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| MCUX_Config （文件夹）| MCUX_Config 工程 |
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| linker_scripts （文件夹）| 链接脚本 |
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| Kconfig | 芯片型号、系列、外设资源 |
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| SConscript | 芯片启动文件、目标芯片型号 |
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### 3.2 使用 MCUXpresso 配置工程
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没有安装 MCUXpresso 软件可以访问[ NXP 官网](https://www.nxp.com/cn/support/developer-resources/software-development-tools/mcuxpresso-software-and-tools:MCUXPRESSO )下载 MCUXpresso 软件。
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在制作 BSP 的第二步，需要创建一个基于目标芯片的 MCUXpresso 工程。默认的 MCUXpresso 工程在 MCUX_Config 文件夹中，双击打开 `MCUX_Config.mex` 工程，如下图所示：
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使用 MCUXpresso 工具的一个好处就是可以图形化的配置引脚，不同子系列的芯片外设之间的区别一般是使用的引脚不一样，使用 RT-Thread 外设驱动的第一步就是需要配置外设对应的引脚，而外设的初始化不需要使用工具配置，这个过程在 RT-Thread 外设驱动中完成。
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1. 配置外设引脚：BSP 需要一个串口用来做控制台输出，按照下图所示配置串口外设的对应的引脚，只需选择引脚对应的信号为串口外设的接收或者发送即可，无需配置其他参数。
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2. 配置时钟：时钟配置工具可以配置 MCU 内部的时钟线上的时钟，外设模块的 clock gate 默认是关闭的，外设初始化的时候才会被打开。如下图所示可以配置串口外设时钟频率：
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3. 导出引脚及时钟配置代码相关源文件到 BSP 的 MCUX_Config 文件夹中，引脚配置对应源文件为 `pin_mux.c` 和 `pin_mux.h`，时钟配置对应源文件为 `clock_config.c` 和 `clock_config.h` 。
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最终 MCUXpresso 生成的工程目录结构如下图所示：
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最终导出的pin_mux.c/pin_mux.h/clock_config.c/clock_config.h需要手动复制到BSP对应的board文件夹下（即上一级目录里），当然用户也可以手动修改Kconfig文件，修改pin_mux/clock_config的文件路径。
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### 3.3 修改 Kconfig 选项
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在本小节中修改 `board/Kconfig` 文件的内容有如下两点：
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- 芯片型号
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- BSP 上的外设支持选项
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芯片型号和系列的修改如下表所示：
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| 宏定义 | 意义 | 格式 |
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| SOC_LPC55S6X | BSP 芯片型号 | SOC_LPC55S6x |
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| SOC_LPC55S6X_SERIES | BSP 芯片系列 | SOC_LPC55S6X_SERIES,LPC55S6x目前包括LPC55S66和LPC55S69系列 |
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关于 BSP 上的外设支持选项，一个初次提交的 BSP 仅仅需要支持 GPIO 驱动和串口驱动即可，因此在配置选项中只需保留这两个驱动配置项，如下图所示：
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### 3.4 修改工程构建相关文件
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接下来需要修改用于构建工程相关的文件。
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#### 3.4.1 修改链接脚本
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**linker_scripts** 链接文件如下图所示：
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下面以 MDK 使用的链接脚本 link.sct 为例，演示如何修改链接脚本：
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本次制作 BSP 使用的芯片为LPC55S69JBD100，片上FLASH 大小为 608kB，因为双核的关系，需要预留一部分空间给第二个内核，所以这里分给Core0的Flash大小为456KB，因此修 m_text_size 为 0x71E00。m_text_size、m_interrupts_size 和 m_core1_image_size 的大小合计为 608kB。
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其他两个链接脚本的文件分别为 IAR 使用的 link.icf 和 GCC 编译器使用的 link.lds，修改的方式也是类似的，如下图所示：
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- link.icf 修改内容
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- link.lds 修改内容
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#### 3.4.2 修改构建脚本
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在这一步中需要修改芯片型号，具体可以参考 SDK 下面的 `fsl_device_registers.h` 文件来确定芯片型号，修改内容如下图所示：
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#### 3.4.3 修改工程模板
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**template** 文件是生成 MDK/IAR 工程的模板文件，通过修改该文件可以设置工程中使用的芯片型号以及下载方式。MDK5/IAR 的工程模板文件，如下图所示：
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下面以 MDK5 模板的修改为例，介绍如何修改模板配置：
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修改程序的默认下载方式：
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### 3.5 重新生成工程
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重新生成工程需要使用 Env 工具。
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#### 3.5.1 重新生成 rtconfig.h 文件
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在 Env 界面输入命令 menuconfig 对工程进行配置，并生成新的 rtconfig.h 文件。如下图所示：
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#### 3.5.2 重新生成 MDK/IAR 工程
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下面以重新生成 MDK 工程为例，介绍如何重新生成 BSP 工程。
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使用 env 工具输入命令 `scons --target=mdk5` 重新生成工程，如下图所示：
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重新生成工程成功：
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到这一步为止，新的 BSP 就可以使用了。
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接下来我们可以分别使用命令 `scons --target=mdk5` 和 `scons --target=iar`，来更新 mdk5 和 IAR 的工程，使得该 BSP 变成一个完整的，可以提交到 GitHub 的 BSP。
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感谢每一位贡献代码的开发者，RT-Thread 将与你一同成长。
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## 4. 规范
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本章节介绍 RT-Thread LPC 系列 BSP 制作与提交时应当遵守的规范 。开发人员在 BSP 制作完成后，可以根据本规范提出的检查点对制作的 BSP 进行检查，确保 BSP 在提交前有较高的质量 。
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### 1. BSP 制作规范
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LPC BSP 的制作规范主要分为 3 个方面：工程配置，ENV 配置和 IDE 配置。在已有的 LPC 系列 BSP 的模板中，已经根据下列规范对模板进行配置。在制作新 BSP 的过程中，拷贝模板进行修改时，需要注意的是不要修改这些默认的配置。BSP 制作完成后，需要对新制作的 BSP 进行功能测试，功能正常后再进行代码提交。
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下面将详细介绍 BSP 的制作规范。
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#### 工程配置
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- 遵从 RT-Thread 编码规范，代码注释风格统一
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- main 函数功能保持一致
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- 如果有 LED 的话，main 函数里 ** 只放一个 ** LED 1HZ 闪烁的程序
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- 在 `rt_hw_board_init` 中需要完成堆的初始化：调用 `rt_system_heap_init`
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- 默认只初始化 GPIO 驱动和 FinSH 对应的串口驱动，不使用 DMA
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- 当使能板载外设驱动时，应做到不需要修改代码就能编译下载使用
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- 提交前应检查 GCC/MDK/IAR 三种编译器直接编译或者重新生成后编译是否成功
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#### ENV 配置
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- 系统心跳统一设置为 100（宏：RT_TICK_PER_SECOND）
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2023-07-22 10:36:42 +08:00
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- BSP 中需要打开调试选项中的断言（宏：RT_USING_DEBUG）
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2019-10-24 17:56:09 +08:00
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- 系统空闲线程栈大小统一设置为 256（宏：IDLE_THREAD_STACK_SIZE）
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- 开启组件自动初始化（宏：RT_USING_COMPONENTS_INIT）
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- 需要开启 user main 选项（宏：RT_USING_USER_MAIN）
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- 默认关闭 libc（宏：RT_USING_LIBC）
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- FinSH 默认只使用 MSH 模式（宏：FINSH_USING_MSH_ONLY）
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#### IDE 配置
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- 使能下载代码后自动运行
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- 使能 C99 支持
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- 使能 One ELF Setion per Function（MDK）
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- keil/iar 生成的临时文件分别放到 build 下的 keil/iar 文件夹下
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- MDK/GCC/IAR 生成 bin 文件名字统一成 rtthread.bin
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### 2. BSP 提交规范
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- 提交前请认真修改 BSP 的 README.md 文件，README.md 文件的外设支持表单只填写 BSP 支持的外设，可参考其他 BSP 填写。查看文档 [《LPC55Sxx 系列驱动介绍》](./LPC55Sxx 系列驱动介绍. md) 了解驱动分类。
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- 提交 BSP 分为 2 个阶段提交：
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- 第一阶段：基础 BSP 包括串口驱动和 GPIO 驱动，能运行 FinSH 控制台。完成 MDK5 、IAR 和 GCC 编译器支持，如果芯片不支持某款编译器（比如 MDK4）可以不用做。 BSP 的 README.md 文件需要填写第二阶段要完成的驱动。
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- 第二阶段：完成板载外设驱动支持，所有板载外设使用 menuconfig 配置后就能直接使用。若开发板没有板载外设，则此阶段可以不用完成。不同的驱动也要分开提交，方便 review 和合并。
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- 只提交 BSP 必要的文件，删除无关的中间文件，能够提交的文件请对照其他 BSP。
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- 提交 LPC 不同系列的 Library 库时，请参考 LPC55S6x系列的SDK库。
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- 提交前要对 BSP 进行编译测试，确保在不同编译器下编译正常。
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- 提交前要对 BSP 进行功能测试，确保 BSP 的在提交前符合工程配置章节中的要求。
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